0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

标签 > 硬件电路设计

硬件电路设计百科

随着集成电路设计与制造技术的不断发展,电路系统的功能越来越强大,组成却越来越简单,软件设计的重要性逐渐提高,但硬件电路设计的重要性不容忽视。软件设计得再完美,若硬件电路设计不合理,系统的性能将大打折扣,严重时甚至不能正常工作。硬件电路的设计一般分为设计需求分析、原理图设计、PCB设计、工艺文件处理等几个阶段。
 

设计需求分析

硬件电路的设计需求是基于项目或控制平台的系统需求,设计需求的合理分析是选用电路核心元器件及其典型电路的关键。硬件电路的通用设计需求有应用环境、面积/体积限制、电源、功耗等,此外功能不同电路需求也不同。以某控制平台典型电路为例,设计前必须关注的需求如表所示。
 

原理图设计

原理图设计是硬件电路设计的核心,合适的器件选型、必要的计算分析以进行参数搭配、仿真工具的运用与验证等是其常用工作流程,最终通过绘制原理图将这些技术用图形化语言表达出来。
 

元器件选型

元器件的选型是原理图设计过程中的一个重要环节。元器件是否合理、优质选用,将直接影响整个硬件电路的性能和可靠性,也关系到产品后期的使用与维护。在选用元器件时,应根据电路功能要求确定元器件的关键参数,图表中给出了常用元器件选型时需要关注的参数,此外还应考虑元器件工作的可靠性、成本、供货周期等因素。

绘制原理图

在确定好元器件型号后,就可使用EDA工具软件绘制电路原理图。在绘制过程中应该注意以下问题:
(1)对于初次使用的元器件,一定要查看元器件手册,弄清楚其关键参数、封装、推荐电路等。
(2)尽量使用或借鉴成熟电路,对于不成熟电路要多测试。
(3)按照信号流向绘制原理图。对于复杂电路,可根据功能模块分多张sheet绘制,并给出必要的文字说明。
(4)网络名称的命名尽量遵循信号的含义,以增加原理图的可读性。
(5)综合考虑PCB性能和加工的效率选择电路加工流程。因为少一个工艺流程,可以有效缩短硬件电路的加工时间。加工工艺的优选顺序为:元器件面单面贴装﹥元器件面贴、插混装﹥双面贴装﹥元器件面贴插混装、焊接面贴装。
(6)原理图绘制完成后要编译。这样可以检查出很多问题,如缺少网络标号、信号源属性错误等。
(7)在原理图编译通过后,需要生成网络表。这是原理图到PCB的一个必要环节,如果原理图存在错误,网络表是无法成功导入PCB中的。 [1]
 

PCB设计

PCB设计是以电路原理图为依据实现硬件电路的功能,此外还应满足可生产性、可测试性、安规、EMC、EMI等技术规范要求,以构建产品的工艺、技术、质量和成本优势。
 

制作物理边框

封闭的物理边框是PCB设计的基本平台,对后续的自动布局和布线起着约束作用。绘制物理边框时一定要精确,以免出现安装问题。使用圆弧边框可以减少应力导致PCB板断裂的现象,也能避免尖脚划伤人员。
 

引入元器件和网络

引入元器件和网络是将原理图中的元器件和网络等信息引入到物理边框内,为布局和布线做准备。在更新PCB之前,应确认原理图中与PCB关联的所有元器件的封装库均可用。
 

元器件布局

元器件的布局与布线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容等都有很大的影响。布局常用的规则有:
(1)元器件的放置顺序。先放置与电路结构有关的需固定位置的元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接件等,最好将其位置锁定,以免被误移动;再放置电路中的特殊元器件,如发热元件、大体积元件、IC等;最后放置小元件。
(2)元器件的安放位置。首先应考虑特殊元器件的安放位置,例如发热元件要尽量靠边放置以便散热,且不宜集中放置,并远离电解电容;去耦电容要尽量靠近IC的电源管脚,并力求与电源和地之间形成的回路最短。其次应考虑信号的隔离问题,例如高电压、大电流的强信号与低电压、小电流的弱信号应完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开等。非特殊元器件的布局应使总的连线尽可能短,关键信号线最短。结构相同的电路可采用对称式设计以提高设计效率、减小出错率,并节省调试时电路的辨识时间。布局应留有足够的工艺边,以免干涉PCB板的正常传送。
(3)元器件的放置方向。在设计许可的条件下,同类元器件应按相同方向排列,相同封装的元器件等距离放置,以便元件贴装、焊接、测试和返修。
 

电路板布线

合理的布线可以有效减少外部环境对信号的干扰以及各种内部信号之间的相互干扰,提高设备运行的可靠性,同时也便于查找故障原因和维护工作,提高产品的可用性。布线常用的规则有:
(1)布线的位置。布线应尽量走在焊接面;模拟部分和数字部分的地和电源应分开布线;大电流、高电压信号与小信号之间应注意隔离;尽量少用过孔跳线;布线也应留有足够的工艺边。
(2)布线的宽度与长度。除地线外,在同一块PCB板上导线的宽度应尽可能均匀一致,避免突然变粗或变细。电源线和地线的宽度要求可以根据1mm的线宽最大对应1A 的电流来计算,电源和地构成的环路应尽量小;在可能的条件下电路的连线应尽量短,这样有利于降低线路阻抗,也可减弱由于连线引起的各种干扰效应。
(3)布线的角度。布线时应避免锐角、直角,宜采用135°或圆角布线。
 

工艺文件处理

布线完成后,需要对个别元器件、布线和文字的位置和大小等进行调整完善,以便进行生产、调试和维修。然后进行覆铜,推荐采用接地覆铜方式。其次核对网络是否与原理图一致,最后还可使用软件仿真功能对电路进行调试。 [2]

查看详情

硬件电路设计知识

展开查看更多

硬件电路设计技术

怎么成为硬件电路设计高手?

怎么成为硬件电路设计高手?

▼关注公众号: 工程师看海▼   在现代科技快速发展的时代,电子设备无处不在,而硬件电路设计是实现这些设备功能的基础。无论是智能手机、电脑、家用电器,还...

2023-07-28 标签:PCB硬件电路设计 3276 0

EM78447A单片机对智能晾衣架硬件电路的设计

EM78447A单片机对智能晾衣架硬件电路的设计

单片机EM78447A接收来自传感器的信号后发出晾衣服架收缩或伸张功能的指令,使晾衣服架自动收缩或伸张,有效地避免在下雨时,衣服无人收起而被雨淋湿了,或...

2019-04-30 标签:单片机硬件电路设计电机驱动电路 2974 0

在“硬件电路设计”这条路上,我们怎样避免走“弯路”的?

在“硬件电路设计”这条路上,我们怎样避免走“弯路”的?

献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人,让大家在“硬件电路设计”这条路上少走“弯路”。

2019-04-22 标签:PCB硬件电路设计 5032 0

无刷直流马达(BLDC)电压调速原理和马达高低电压应用

张飞硬件设计与开发第八部视频-直流无刷电机驱动中,项目以三相bldc方波有位置传感器马达为实例,用全硬件的方式来搭建驱动器电路。

2018-11-23 标签:BLDC硬件电路设计马达驱动电路 1.8万 0

查看更多>>

硬件电路设计资讯

硬件电路设计有这么多坑,如何少走弯路?看大牛怎么说

硬件电路设计有这么多坑,如何少走弯路?看大牛怎么说

2023-11-27 标签:电路设计硬件电路设计 311 0

硬件电路设计的基本流程、作用和注意事项

硬件电路设计的基本流程、作用和注意事项

硬件电路设计是一种设计电子设备硬件电路的过程,涉及多种电子元件的选型、连接方式、布局设计等工作。电子产品的功能都是靠硬件电路来实现的,硬件电路设计是电子...

2023-06-30 标签:电路设计硬件硬件电路设计 1142 0

关于SPI基本知识和工作原理及硬件电路设计浅析

关于SPI基本知识和工作原理及硬件电路设计浅析

SPI(Serial Perripheral Interface),中文是串行外围设备接口,由Motorola 公司开发并推出的一种串行通讯接口,一般主...

2021-04-26 标签:接口SPI硬件电路设计 1.0万 0

查看更多>>

硬件电路设计数据手册

相关标签

相关话题

换一批
  • IOT
    IOT
    +关注
    IoT是Internet of Things的缩写,字面翻译是“物体组成的因特网”,准确的翻译应该为“物联网”。物联网(Internet of Things)又称传感网,简要讲就是互联网从人向物的延伸。
  • 海思
    海思
    +关注
  • STM32F103C8T6
    STM32F103C8T6
    +关注
    STM32F103C8T6是一款集成电路,芯体尺寸为32位,程序存储器容量是64KB,需要电压2V~3.6V,工作温度为-40°C ~ 85°C。
  • 数字隔离
    数字隔离
    +关注
    数字隔离技术常用于工业网络环境的现场总线、军用电子系统和航空航天电子设备中,尤其是一些应用环境比较恶劣的场合。数字隔离电路主要用于数字信号和开关量信号的传输。另一个重要原因是保护器件(或人)免受高电压的危害。本文详细介绍了数字隔离器工作原理及特点,选型及应用,各类数字隔离器件性能比较等内容。
  • 硬件工程师
    硬件工程师
    +关注
    硬件工程师Hardware Engineer职位 要求熟悉计算机市场行情;制定计算机组装计划;能够选购组装需要的硬件设备,并能合理配置、安装计算机和外围设备;安装和配置计算机软件系统;保养硬件和外围设备;清晰描述出现的计算机软硬件故障。
  • wifi模块
    wifi模块
    +关注
    Wi-Fi模块又名串口Wi-Fi模块,属于物联网传输层,功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块,内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网,是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分。
  • 74ls74
    74ls74
    +关注
    74LS74是双D触发器。功能多,可作双稳态、寄存器、移位寄存器、振荡器、单稳态、分频计数器等功能。本章详细介绍了74ls112的功能及原理,74ls74引脚图及功能表,74ls112的应用等内容。
  • UHD
    UHD
    +关注
    UHD是”超高清“的意思UHD的应用在电视机技术上最为普遍,目前已有不少厂商推出了UHD超高清电视。
  • MPU6050
    MPU6050
    +关注
    MPU-6000(6050)为全球首例整合性6轴运动处理组件,相较于多组件方案,免除了组合陀螺仪与加速器时间轴之差的问题,减少了大量的封装空间。
  • Protues
    Protues
    +关注
    Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司)。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
  • STC12C5A60S2
    STC12C5A60S2
    +关注
    在众多的51系列单片机中,要算国内STC 公司的1T增强系列更具有竞争力,因他不但和8051指令、管脚完全兼容,而且其片内的具有大容量程序存储器且是FLASH工艺的,如STC12C5A60S2单片机内部就自带高达60K FLASHROM,这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。
  • 循迹小车
    循迹小车
    +关注
    做单片机的工程师相比都堆循迹小车有所认识,它是自动引导机器人系统的基本应用,那么今天小编就给大家介绍下自动自动循迹小车的原理,智能循迹小车的应用,智能循迹小车程序,循迹小车用途等知识吧!
  • K60
    K60
    +关注
  • 光立方
    光立方
    +关注
    光立方是由四千多棵光艺高科技“发光树”组成的,在2009年10月1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世。这是新中国成立六十周年国庆晚会最具创意的三大法宝之首。
  • LM2596
    LM2596
    +关注
    LM2596是降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器,能够输出3A的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V,可调版本可以输出小于37V的各种电压。
  • 光模块
    光模块
    +关注
    光模块(optical module)由光电子器件、功能电路和光接口等组成,光电子器件包括发射和接收两部分。简单的说,光模块的作用就是光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。
  • 步进驱动器
    步进驱动器
    +关注
    步进驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速和定位的目的。
  • STM32单片机
    STM32单片机
    +关注
    STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核
  • Nexperia
    Nexperia
    +关注
    Nexperia是大批量生产基本半导体的领先专家,这些半导体是世界上每个电子设计都需要的组件。该公司广泛的产品组合包括二极管、双极晶体管、ESD 保护器件、MOSFET、GaN FET 以及模拟和逻辑IC。
  • CD4046
    CD4046
    +关注
    cD4046是通用的CMOS锁相环集成电路,其特点是电源电压范围宽(为3V-18V),输入阻抗高(约100MΩ),动态功耗小,在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW,属微功耗器件。本章主要介绍内容有,CD4046的功能 cd4046锁相环电路,CD4046无线发射,cd4046运用,cd4046锁相环电路图。
  • COMSOL
    COMSOL
    +关注
    COMSOL集团是全球多物理场建模解决方案的提倡者与领导者。凭借创新的团队、协作的文化、前沿的技术、出色的产品,这家高科技工程软件公司正飞速发展,并有望成为行业领袖。其旗舰产品COMSOL Multiphysics 使工程师和科学家们可以通过模拟,赋予设计理念以生命。
  • 加速度传感器
    加速度传感器
    +关注
    加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。
  • 联网技术
    联网技术
    +关注
  • 服务机器人
    服务机器人
    +关注
    服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,到目前为止尚没有一个严格的定义。不同国家对服务机器人的认识不同。
  • 四轴飞行器
    四轴飞行器
    +关注
    四轴飞行器,又称四旋翼飞行器、四旋翼直升机,简称四轴、四旋翼。这四轴飞行器(Quadrotor)是一种多旋翼飞行器。四轴飞行器的四个螺旋桨都是电机直连的简单机构,十字形的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力,从而调整自身姿态。具体的技术细节在“基本运动原理”中讲述。
  • 基站测试
    基站测试
    +关注
    802.11ac与11基站测试(base station tests) 在基站设备安装完毕后,对基站设备电气性能所进行的测量。n的区别,802.11n无线网卡驱动,802.11n怎么安装。
  • TMS320F28335
    TMS320F28335
    +关注
    TMS320F28335是一款TI高性能TMS320C28x系列32位浮点DSP处理器
  • 静电防护
    静电防护
    +关注
    为防止静电积累所引起的人身电击、火灾和爆炸、电子器件失效和损坏,以及对生产的不良影响而采取的防范措施。其防范原则主要是抑制静电的产生,加速静电泄漏,进行静电中和等。
  • OBD
    OBD
    +关注
    OBD是英文On-Board Diagnostic的缩写,中文翻译为“车载诊断系统”。这个系统随时监控发动机的运行状况和尾气后处理系统的工作状态,一旦发现有可能引起排放超标的情况,会马上发出警示。
  • 频率转换器
    频率转换器
    +关注

关注此标签的用户(4人)

钦难书 2801 嵌入式软小白 ElecFans小喇叭

编辑推荐厂商产品技术软件/工具OS/语言教程专题